BIOLOGIE 12 N.B. Cette présentation est nommée : « Presentation of bad news »

Module 1 – Les processus métaboliques Chapitre 1 – La chimie de la vie 1.2 – Les macromolécules biologiques et leurs sous-unités Oxyde de bihydrogène….??? L’EAU! Une molécule essentielle à la vie 5 énoncés qui supportent ceci… Page photocopiée

l’eau reste liquide à des températures où la plupart des substances formées de petites mlc (molécules) sont en forme de gaz. l’eau fournit un milieu ds lequel plusieurs substances peuvent être dissoutes et transportées ds (dans) les cellules (¢) et d’une ¢ à l’autre (O2, CO2 , C6H12O6 , acides aminés (a.a.) , NaCl ...) L’eau protège les ¢ contre un changement trop rapide de température (T) parce qu’elle même change de T lentement (haute capacité thermique -- doit gagner ou perdre beaucoup d’énergie pour changer sa T)

L’eau est la seule substance pure qui augmente en volume quand elle devient solide -- la glace flotte ds l’eau ! Les mlc d’eau adhèrent les unes aux autres, ce qui permet à l’eau de monter le long des racines et les tiges étroites des plantes jusqu’à leur sommet

Les propriétés uniques de l’eau proviennent de la polarité de sa molécule (mlc). POLAIRE : Une mlc POLAIRE est une mlc ds laquelle le partage des électrons est inégale (elle a des pôles opposés, négatif et positif). + - O H

L’atome d’oxygène de la molécule d’eau attire les électrons des hydrogènes (H) et en maintien leur possession pour un montant de temps, ce qui rend l’oxygène (O) temporairement - et les H temporairement +  la molécule est POLAIRE. O H H

NON POLAIRE : Une mlc NON POLAIRE est une mlc ds laquelle le partage des électrons est égale et elle n’a pas de pôles. HYDROPHILE Un composé qui interagit avec l’eau (se dissout) HYDROPHOBE Un composé qui n’interagit pas avec l’eau (insoluble ds l’eau)

LES COMPOSÉS ORGANIQUES COMPOSÉ ORGANIQUE : une substance formée de molécules qui contiennent du carbone (C), de l’hydrogène (H) et souvent d’autres éléments tels que l’oxygène (O), l’azote (N), le phosphore (P) et le souffre (S). (N.B. : L’oxygène, le dioxyde de carbone et l’eau sont donc INORGANIQUES.)

L’atome le plus important… carbone! Pourquoi??? 4 électrons (e-) de valence (dernière couche) Il peut former des liaisons avec 4 autres atomes Les atomes de carbones peuvent créer des structures géométriques variées : chaînes droites, chaînes ramifiés et anneaux. http://www.er.uqam.ca/nobel/m135154/liaisonschimiques.htm http://mslp.ac-dijon.fr/spip.php?article93

ISOMÈRE Sont des composés organiques qui ont la même formule moléculaire mais différentes structures Iso  latin = égal Ex : C6H12O6 (formule moléculaire) Glucose, galactose, fructose

CH2OH C O GLUCOSE  H H H C C Partie 1… OH OH OH H C C H OH

GLUCOSE  Partie 2… Savoir…

Ne pas copier

Isomères structuraux Les mêmes atomes liés différemment Ex : glucose et fructose Stéréo-isomères 2 composés ou plus dont les atomes sont liés de la même manière mais disposés différemment dans l’espace. Ex : glucose et galactose

Stéréo-isomères Isomères structuraux Atomes liés de la même manière mais disposé différemment dans l’espace Isomères structuraux Mêmes atomes liés différemment

Les stéréo-isomères peuvent être géométriques ou optiques. Les isomères géométriques sont 2 composés ou + dont un groupe ou plusieurs groupes d’atomes sont disposés différemment ds l’espace (ex le glucose et le galactose). Ils peuvent avoir des propriétés physiques très différentes (pts de fusion) mais ils ont tendance à avoir les mêmes propriétés chimiques. Les isomères optiques sont des images symétriques réfléchies l’un de l’autre. C’est-à-dire, chaque molécule a tous ses atomes disposés différemment dans l’espace pour créer des images l’un de l’autre dans un miroir qui ne sont pas superposables. En général, ils ont les mêmes propriétés physiques et chimiques. (Voir la figure 1.12 à la p 15)

Les groupements fonctionnels Des groupes d’atomes qui ont des propriétés chimiques caractéristiques Hydroxyle - OH Carbonyle - C = O ou - C - l ll H O Sulfhydryle - SH

Carboxyle - C = O l OH Amine - N – H H Phosphate O ll - O - P – O – O -

Chaque groupement fonctionnel joue un rôle spécifique dans le métabolisme cellulaire. Voir tableau p. 16

Les monomères et les macromolécules Les atomes se lient pour former une mlc. Les mlc se lient pour former des macromolécules. Les petites sous-unités moléculaires qui constituent les macromolécules s’appellent les monomères. NB. Les macromolécules formées de longues chaînes de monomères  polymères

1.3 – La fabrication et la décomposition des macromolécules Il y a 4 types de réactions chimiques qui interviennent dans la décomposition et la construction des mlc :

La réaction acido-basique ou de neutralisation qui transfère les ions hydrogène entre les mlc 2. Réaction d’oxydoréduction qui transfère les électrons entre les mlc 3. Réaction d’hydrolyse ds laquelle les mlc réagissent avec l’eau pour former d’autres mlc 4. Réaction de condensation ds laquelle les mlc réagissent pour former de l’eau et d’autres mlc

Réactions des acides, des bases et de neutralisation Quand les acides et les bases réagissent, ils produisent 2 produits : l’eau et un sel. Ce processus chimique s’appelle une réaction de neutralisation. NB. Les solutions tampons minimisent les modifications du pH (acidité… pH = 7 = neutre). Elles maintiennent le niveau du pH en prenant ou en libérant des ions hydrogène ou hydroxyle dans la solution Acide  donnent H+ ; Base  donnent OH- Ex : HCl(aq) ; NaOH

Les phénomènes d’oxydoréduction Oxydation = une perte d’un ou plusieurs électrons Ex : Ca  Ca2+ + 2e- Réduction = un gain d’un ou plusieurs électrons Ex : O + 2e-  O2- Quand la réduction et l’oxydation interviennent tous les deux, l’ensemble de la réaction s’appelle réaction d’oxydoréduction Ex : Na + Cl  NaCl Le Cl  réduction à Cl- (gagne un e-) Le Na  oxydation à Na+ (perd un e-)

3 et 4. Les réactions d’hydrolyse et de condensation Ds la condensation (ou synthèse de déshydratation) les composantes d’une mlc d’eau sont enlevées pour lier 2 mlc. Ds l’hydrolyse, les composantes d’une mlc d’eau sont ajoutées à une mlc pour la décomposer en 2 mlc.

Ces 2 processus sont utilisés pour décomposer et fabriquer : VOIR PAGE 26 – Figure 1.18 Ces 2 processus sont utilisés pour décomposer et fabriquer : Glucides Acides nucléiques Protéines Lipides

Fabriquer et décomposer les glucides Macromolécules stockant l’énergie ds tous les organismes Glucides simples  le glucose est un hexose (sucre à 6 atomes de C). Si le # d’atomes est faible (de 3 à 7) il s’agit d’un monosaccharide. Ex : glucose, fructose, galactose

Disaccharide  2 monosaccharides qui se lient. Ex : le saccharose (sucre alimentaire courant) est obtenu par une liaison de glucose et de fructose. Les organismes stockent l’énergie contenue ds le glucose en le transformant ds une forme insoluble appelée polysaccharides.

Ex : amidon (G-G-G-G-G-…)  chaîne de glucose utilisé pour stocké l’énergie chez les végétaux. glycogène : même que amidon mais chez les animaux Cellulose : + gros que l’amidon (chez les végétaux utilisé pour construire la paroi cellulaire)

Cellulose  G-G-G-G-G-G-… G-G-G-G-G-G-… G-G-G-G-G-G-… G-G-G-G-G-G-… Sous-unités de glucose G-G-G-G-G-G-… G-G-G-G-G-G-… G-G-G-G-G-G-… Macromolécules : De très grosses mlc formées de sous-unités plus petites. Ex : ds le cellulose, les sous-unités sont le glucose.

Base contenant de l’azote Les nucléotides et les acides nucléiques Acides nucléiques  ARN et ADN sont d’immenses polymères de nucléotides Structure d’un nucléotide Phosphate P O Base contenant de l’azote Sucre pentose

Ce sont des mlc composés de 1, 2 ou 3 groupes phosphates, d’un sucre à 5 atomes de carbone (pentose) (désoxyribose, ou ribose), et d’une base azotée. Quand les ¢ ont besoin d’énergie, l’ATP subit une réaction d’hydrolyse (+H2O) qui lui permet de produire de l’ADP, un phosphate et de l’énergie. + H2O (hydrolyse) ATP ADP + P + Énergie - H2O (condensation)

La synthèse et l’hydrolyse des protéines Une source de nutrition qui joue un rôle important ds l’accélération des processus métaboliques ds la ¢. Les protéines sont des macromolécules formées de sous-unités nommées acides aminés (a.a.) Liaisons peptidiques Lient les acides aminés ds les protéines formées pendant les réactions de condensation

Chaque acide aminé (a.a.) est constitué de carbone lié à un atome d’H et de 3 groupements: Un groupement amine –NH2 ll ll carboxyle – COOH ll ll R qui est différent ds chaque a.a. Groupement amine Groupement carboxyle N H l l H C C OH O l ll Radical R

Dipeptide : 2 a.a. qui se lient Polypeptide : chaîne d’a.a. N.B. les polypeptides peuvent s’unir pour former des protéines Le corps humain a besoin de 20 différents a.a. pour son bon fonctionnement. Le corps peut fabriquer 12 a.a. Les autres 8 doivent être présents ds les aliments, car le corps ne peut pas les fabriquer. Ces 8 a.a. sont appelés acides aminés essentiels.

Synthèse par condensation OH H C R N O OH H + Hydrolyse Acide aminé Acide aminé C R N H O OH H O H + H2O Liaison peptidique Dipeptide

La séquence de ces polypeptides, leurs orientations particulières ds l’espace et leur forme tridimensionnelle, déterminent le type de protéines.

Rôles des protéines chez les êtres vivants : Les protéines sont des composés azotés qui sont utilisés pour bâtir la plupart des composantes des ¢ (ex : fonction structurale : cheveux, ongles, os, muscles, ligaments…) Elles fonctionnent comme des enzymes qui servent à faciliter les réactions chimiques (ex : digestion : amylase pour l’amidon). Elles aident au transport de substances des ¢ à travers la membrane cellulaire et le trans- port d’autres substances entre différentes parties de l’organisme. - Elles agissent comme messagers chimiques – plusieurs hormones.

La décomposition des lipides Les lipides incluent : les graisses les phospholipides les stéroïdes les terpènes Les graisses sont composés de glycérol et de 3 acides gras. Les stéroïdes et les terpènes sont composés d’anneaux de carbone (C) et de chaînes de C.

La condensation et l’hydrolyse d’une mlc de graisse Quand une mlc de graisse se forme, 3 acides gras se combinent avec le glycérol et 3 mlc d’eau sont formées. Les graisses non saturées ont des liaisons doubles entre les atomes de carbone.

ne pas écrire + glycérol 3 acides gras C H O HO C H OH C H O HO C H O Synthèse par condensation ne pas écrire C H O HO + hydrolyse C H O HO glycérol 3 acides gras H C

O C H + 3H2O

Les acides gras n’ont pas de doubles liaisons entre les atomes de carbone. La chaîne est saturée avec autant d’atome d’H qu’elle peut en accueillir. (État solide à la T de la pièce) Les acides gras non saturés ont une ou plusieurs liaisons doubles entre les atomes de carbone. N.B. : Les phospholipides de la membrane cellulaire contiennent un groupement phosphate et parfois un groupement azoté attaché à 2 acides gras (voir p. 29 – 1,22 et 1,23)

Chez les êtres vivants, les lipides ont différentes rôles : Stockage de substances nutritives et d’énergie à long terme Isolation Protection des organes internes Fabrication d’hormones Forment la composante structurale primaire des membranes cellulaires.